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A encruzilhada da tabela periódica…

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Não há quem tenha estudado exatas, que não enfrentou uma Tabela Periódica, sobretudo químicos, físicos, engenheiros. Excelente ferramenta para alguns e pesadelo para muitos, neste ano por decisão da ONU o mundo estará celebrando o ano internacional da Tabela Periódica. Mas ela vem sofrendo de crise existencial, pois ao completar 150 anos, o diagrama que reúne os elementos químicos por semelhança enfrenta dificuldades para continuar crescendo.

Acelerador de partículas do GSI, na Alemanha, um dos centros que tentam descobrir elementos superpesados (G. Otto/GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research)

Em 1869, um professor da Universidade de São Petersburgo, o russo Dmitri Mendeleev (1834-1907), concebeu um diagrama em que ordenava cerca de 60 elementos químicos então conhecidos em função de sua respectiva massa. Essa foi a primeira versão do que viria a ser conhecida como a moderna tabela periódica, hoje composta de 118 elementos, dispostos em 18 grupos (colunas) e 7 períodos (linhas).

Sem muito stress, uma lembrança bem básica da construção da Tabela Periódica
Atualmente, os elementos são organizados de forma crescente em razão de seu número atômico – a quantidade de prótons em seu núcleo – e os de um mesmo grupo apresentam propriedades similares. Em seu sesquicentenário, essa ferramenta ainda é indispensável para explicar (e prever) interações químicas e inferir características dos elementos, como reatividade, densidade e disposição dos elétrons em torno do núcleo atômico, onde, além dos prótons, ficam os nêutrons. “Hoje a tabela periódica pode ser considerada a enciclopédia mais concisa que existe. Quem sabe usá-la encontra muitas informações em uma única folha de papel”, diz Carlos Alberto Filgueiras, químico e historiador da ciência da Universidade Federal de Minais Gerais (UFMG). “Não existe nada igual em outra área do conhecimento.”

A partir dos anos 1940, não foram expedições de campo que fizeram a tabela periódica crescer de tamanho, mas experimentos conduzidos em aceleradores de partículas. Faz 80 anos que a ciência não descobre um elemento desconhecido na natureza – o último foi o frâncio (Fr), de número 87, há exatos 80 anos. Desde então, os cerca de 30 novos membros agregados à tabela foram primeiramente produzidos por meio de reações nucleares, embora alguns, como o plutônio, acabaram também sendo encontrados na natureza depois de terem sido fabricados artificialmente em instalações da Europa, dos Estados Unidos e da Ásia.

O Brasil não está no seleto clube de países com equipamentos capazes de gerar novos elementos. As dificuldades de fabricá-los – cada vez mais pesados, ou seja, com mais prótons em seu núcleo atômico, e de meia-vida (decaimento radioativo) fugaz, de frações de segundo – levam alguns cientistas a indagar até que ponto será possível expandir a tabela e acomodar elementos de comportamento distinto.

Um dos pesquisadores que se questionam sobre isso tem predicados especiais. O físico nuclear Yuri Oganessian, 85 anos, do Instituto Unificado de Pesquisa Nuclear (JINR), em Dubna, distante cerca de 120 quilômetros de Moscou, é a segunda pessoa viva cujo nome foi usado como inspiração para denominar um elemento. Na atual versão da tabela periódica, o elemento mais pesado, que figura em seu canto inferior direito, é o oganessônio (Og), de número atômico 118. Há 60 anos, o russo se dedica a produzir novos elementos superpesados, aqueles com número atômico superior ao 92 do urânio (U), os chamados transurânicos, tendo participado da descoberta de cerca de uma dezena de elementos.

O oganessônio foi produzido apenas como um punhado de átomos num experimento conduzido em 2006 no acelerador de partículas do Laboratório Flerov do JINR. Foi obtido por meio de colisões, em condições especiais, que promoveram a fusão de átomos do elemento 20, o cálcio, e do 98, o califórnio. Devido ao pequeno número de átomos produzidos e sua meia-vida muito curta, ainda hoje, os pesquisadores não conseguiram analisar as propriedades químicas do oganessônio. Caso ele corresponda ao que se espera da sua posição na tabela periódica (grupo 18), ele é um gás nobre, como o hélio, com baixa reatividade. Por ora, no entanto, pouco se sabe sobre suas propriedades.

“Será que o elemento 118 se parece com um gás nobre? Frequentemente a resposta dada a isso é não”, disse Oganessian durante um encontro de cientistas de renome para celebrar os 150 anos do trabalho de Mendeleev, realizado em Paris no final de janeiro pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco). “Acho que o elemento 118 provavelmente ainda vai se mostrar um integrante do 18º grupo da tabela. Na transição do 118 para o 119, espero ver mudanças, que provavelmente serão observadas, mas ainda de forma fraca.” Esse otimismo, porém, não vai muito além. “Acho que, nos elementos 120, 121 ou 123, a diferença entre os grupos será bastante menor ou desaparecerá completamente”, afirma Oganessian. “A partir desse ponto, a tabela periódica teria de mudar?”

A pergunta do russo leva a outra questão. Se até agora tudo o que se viu em química respeita as regras da tabela periódica, que razão há para se suspeitar que seu diagrama pode se tornar obsoleto em razão de novas descobertas? O fantasma assombrando a tabela tem nome e sobrenome: Albert Einstein e sua teoria da relatividade especial. Oganessian explica que, quanto mais massa tem um núcleo atômico (onde ficam os prótons, com carga elétrica positiva), mais ele atrai os elétrons, de carga negativa, situados na primeira camada formada por essas partículas que orbitam o núcleo. Esses elétrons passam então a se movimentar mais rápido e, no caso dos núcleos de elementos superpesados, aproximam-se muito da velocidade da luz. Esse cenário leva os elétrons, que, em condições normais, têm massa 1.800 vezes menor que a do próton, a se tornarem mais pesados. Assim, acabam alterando a massa final do átomo e desorganizando o esquema das órbitas dos elétrons, um dos parâmetros explicados pela atual tabela periódica.

A produção de elementos superpesados que duram mais tempo é um desafio da pesquisa em física nuclear

Antes mesmo de o problema ser observado em experimentos, alguns teóricos já se ocupam em construir uma tabela periódica relativística. Nela, a relatividade de Einstein também passa a ter um papel relevante na descrição do átomo, antes compreendido apenas pelas forças eletromagnéticas e nucleares, que são explicadas pela mecânica quântica. No entanto, poucos cientistas se atrevem a fazer afirmações categóricas sobre o que poderá ser visto nos aceleradores de partículas.

Simular matematicamente um núcleo atômico de um elemento superpesado, com mais de 100 prótons e quase 200 nêutrons, é ainda tarefa impossível. Não há poder computacional disponível para isso, e a abordagem estatística não é confiável para descrição de certas propriedades. “Precisamos então usar instrumentos matemáticos que permitam tratar um problema ‘não muito erradamente’, e a descrição que obtivermos será evidentemente uma aproximação”, explica Alinka Lépine-Szily, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP).

Desde 2008, a física da USP faz parte da Comissão de Física Nuclear da União Internacional de Física Pura e Aplicada (Iupap). O grupo que arbitra as reivindicações de descobertas de novos elementos produzidos em laboratório, denominado Joint Working Party (JWP), é escolhido pelas direções da Iupap e da União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac).

Os experimentos muitas vezes geram evidências indiretas da existência de um novo elemento superpesado, como a emissão de radiação alfa, em vez de um registro direto da produção de átomos. Uma vez que o JWP reconheça a descoberta, o pleito segue para a Iupac, a quem cabe incluir o elemento na versão oficial da tabela periódica.

O elemento mais pesado da tabela periódica foi batizado de oganessônio em homenagem ao físico russo Yuri Oganessian (VPRO/Wikimedia Commons)

Por ora em compasso de espera, a expansão da tabela pode vir do domínio de novas técnicas de fusão nuclear capazes de gerar variantes (isótopos) de elementos superpesados que sejam mais estáveis. Todos os isótopos de um elemento apresentam a mesma quantidade de prótons (têm, portanto, o mesmo número atômico), mas diferem no número de nêutrons em seu núcleo. Nos elementos naturais leves, o número de prótons é igual ao de nêutrons. Nos mais pesados, há mais nêutrons que prótons, tendência que cresce conforme aumenta o peso do átomo. Para os superpesados, cálculos teóricos preveem a existência de núcleos mais estáveis, denominados “ilhas de estabilidade”.

Esses elementos seriam mais duradouros do que os que têm sido produzidos em aceleradores de partículas até agora. “Alguns desses isótopos poderiam ter meia-vida de horas ou dias ou, segundo os mais otimistas, até milhões de anos”, comenta Lépine-Szily. “O problema é que talvez os experimentos hoje capazes de criar elementos superpesados ainda não consigam agregar nêutrons em quantidade suficiente para chegar à ilha de estabilidade.”

Há, no entanto, progressos relativos nesse sentido. Apesar de o tempo de decaimento radioativo decrescer com o aumento da quantidade de prótons no núcleo, parece ter sido observada uma mudança de comportamento nos últimos elementos agregados à tabela periódica. Em colaboração com os laboratórios nacionais norte-americanos de Oak Ridge e do Lawrence Livermore, o grupo de Oganessian criou isótopos superpesados dos elementos de número 115, 116 e 117 com tempo de decaimento radioativo que se mantém em torno de dezenas de milissegundos. Na parceria com o Flerov, os norte-americanos fornecem os alvos de metais radioativos, como berquélio (Bk), o elemento 97, que, no laboratório russo, são bombardeados por feixes intensos de átomos leves de um dos isótopos do cálcio. O último elemento produzido assim foi o tennesso (TS), de número atômico 117, em 2010.

A colaboração russo-americana é a favorita na corrida pela produção de elementos dentro da “ilha de estabilidade”, mas há laboratórios competitivos no Japão, como o Instituto Riken, e na Alemanha, como o GSI. Até o meio do ano, Oganessian e seus colegas de Dubna deverão contar com um novo centro, a Fábrica de Elementos Superpesados, para procurar elementos desse tipo, que custou US$ 60 milhões. Os novos aceleradores de partículas serão capazes de operar com feixes de íons muito mais intensos. Dois experimentos com 50 dias de duração devem ser feitos ainda em 2019.

Mesmo que a física nuclear não consiga produzir o oganessônio com a mesma facilidade com que fabrica o plutônio, há muita pesquisa a ser feita com uma quantidade mínima de átomos desses elementos superpesados. “A técnica atual disponível nos arranjos experimentais e o conhecimento acumulado sobre propriedades dos elementos permitem que se estude a interação particular de um único átomo ou íon de elementos superpesados com vários outros elementos”, afirma, em entrevista por e-mail à Pesquisa FAPESP, Jadambaa Khuyagbaatar, do grupo de química de elementos superpesados do GSI. “O campo de pesquisa em elementos pesados não se ocupa apenas de sintetizar novos elementos. Investigamos as propriedades de muitos núcleos pesados e superpesados e tentamos encontrar soluções para problemas fundamentais da ciência.”

 

O patriarca do lítio

Mineralogista, Andrada e Silva identificou o mineral petalita, que contém lítio (Wikimedia Commons)

José Bonifácio de Andrada e Silva encontrou o mineral usado na descoberta desse elemento – Terceiro elemento mais leve da tabela, o lítio foi identificado em um minério descrito por José Bonifácio de Andrada e Silva (1763-1838), conhecido como o Patriarca da Independência por sua articulação no movimento de 1822 ao lado de dom Pedro I.

Famoso pela atuação política, esse paulista de Santos foi também um respeitado mineralogista. Em 1800, publicou descrições da petalita e do espodumênio, dois minerais que descobrira em uma expedição à ilha sueca de Utö. O lítio em si foi purificado pela primeira vez, a partir da petalita, em 1817 pelo sueco Johan August Arfwedson, seu “descobridor”.

“José Bonifácio foi o primeiro cientista brasileiro de renome internacional”, diz Carlos Alberto Filgueiras, químico e historiador da UFMG. “Viveu no Brasil até os 19 anos, quando foi para Portugal. Circulou pela Europa até os 56 anos e teve uma carreira científica de êxito, com passagens pela Alemanha, Suécia, Dinamarca e Itália.” Ele morreu em 1838, três décadas antes da publicação da tabela periódica. Porém transmitiu sua paixão pela química a dom Pedro II, de quem foi tutor entre 1831 e 1836.

Um dos registros mais antigos a mencionar no Brasil a tabela de Mendeleev foi deixado pelo próprio imperador. “Era um pedaço de papel amassado sujo, rasgado, escrito por dom Pedro II, que o datou como de 1879, só 10 anos depois da publicação da tabela periódica”, conta Filgueiras, que estudou o documento, mantido na Fundação Maria Luisa e Oscar Americano, em São Paulo.

Descoberta há 150 anos pelo russo Dmitri Mendeleev, essa ferramenta é considerada uma das conquistas mais relevantes para a ciência moderna.

Mas a Tabela com suas atuais características chega ao século 21, com importante ajuda, que são os Apps. Ganharam uma portabilidade melhor, percorrendo o trajeto de uma ficha plastificada, de uma visualização em desktops para um mundo touchpad, conforme abaixo:

A Tabela Periódica Educalabs é uma aplicativo para tablets disponível gratuitamente na App Store (iPad) e Google Play (Android). Ela facilita o entendimento sobre o comportamento das propriedades periódicas dos elementos através da visualização 3D interativa. Possibilita também a observação tridimensional do modelo atômico de cada elemento e sua respectiva distribuição eletrônica. Esta Tabela Periódica faz parte da Educalabs, uma inovadora Plataforma de Aplicativos Educacionais(fonte: www.educalabs.com)

 

VIDA LONGA A TABELA PERIÓDICA


Bibliografia/Fontes:

  • Garcia, Rafael – A encruzilhada da tabela periódica, Revista FAPESP Edição 277/mar. 2019, São Paulo
  • Agradecimentos a: Paula Iliadis, Marketing & Divulgação – Pesquisa FAPESP, São Paulo
  • ProfessoresCarlos Alberto Filgueiras e Luiz Cláudio Barbosa (Departamento de Química da UFMG).
  • Canal Me salva e Educalabs

Barão de Tatuí, José Bonifácio, Paulo Mendes da Rocha e a Praça do Patriarca…

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Encravada no centro de São Paulo, um dos pontos icônicos a Praça do Patriarca é um dos logradouros que também sofreram com as transformações da cidade, embora tenha conseguido manter algumas construções históricas.

O surgimento desta praça é tida como consequência também da necessidade de ligar o centro velho com o centro novo e pela transformação do próprio Vale do Anhangabaú, que cedeu suas lavouras de chá e verduras para um complexo urbano que já sofreu também várias alterações até hoje.

Está na praça a mais antiga igreja que sobreviveu as transformações do centro, a igreja Santo Antônio, considerada a igreja mais antiga de São Paulo, pois data do final do século 16. Outros casarões e palacetes foram ao chão em nome do progresso.

Antes não existia esta praça, ou seja, a rua direita era a que terminava nas ribanceiras do Vale do Chá (mais tarde Anhangabaú). Com a necessidade de ligar esta rua ao pontilhão do outro lado do Vale (onde está o teatro municipal) foi projetado e construído o 1º viaduto do chá, fazendo a rua Barão de Itapetininga uma continuação da rua direita.

Mas não foi fácil, pois ao “término” da rua direta existia um palacete, o Solar dos Barões de Itapetininga, que viria a ser tornar o palacete do Barão de Tatuí. O contrato para construção do 1º viaduto do Chá foi assinado em 1885, e o sobradão do Barão de Tatuí e sua esposa (viúva do Barão de Itapetininga), se tornou em ferrenho obstáculo já que ele ficava na rua de São José (Líbero Badaró) exatamente na entrada do proposto viaduto. Era necessário a demolição para a construção da famosa ligação.

Eles se opuseram sistematicamente à desapropriação da casa e consequentemente sua demolição. Depois de uma intensa batalha judicial foram derrotados. Então finalmente, parte do sobrado de taipa veio abaixo em 1889.

Com isto a idéia da construção em 1877 e o início das obras em 1888, a demolição parcial do casarão do Barão de Tatuí em 1889 e finalmente a inauguração do viaduto em 1892 decorreram 15 anos.

Mas o pesadelo do Barão não terminaria por aí. No restante do terreno, junto da cabeceira do viaduto, Tatuí acabou por edificar um novo e elegante palacete pelo escritório de Ramos de Azevedo (c.1894-1896) que em razão das remodelações urbanas ocorridas na região do Vale do Anhangabaú, no alargamento da Rua Líbero Badaró e a construção da própria praça do Patriarca, teve que ser demolido em 1912. Mas se não fosse por isto em 1938, com o crescimento da cidade, o palacete seria demolido de qualquer jeito, pois o viaduto do Chá precisou ser reformado radicalmente. Um novo viaduto, duas vezes mais largo, construído em cimento armado deu lugar a velha ponte de ferro do Chá idealizado por Jules de Martin, o francês de alma paulistana.

Indiretamente e como ação complementar este e outros casarões acabaram por ser demolidos abrindo a oportunidade para o surgimento da Praça do Patriarca. A praça situada no histórico distrito da Sé, é uma das praças mais antigas da cidade. A sua denominação homenageia o “Patriarca da Independência”, José Bonifácio de Andrada e Silva.

Começou a ser construída por volta do ano de 1912 como mencionado com a demolição de antigos casarões localizados entre a Ruas São Bento e Líbero Badaró, na continuidade das Ruas Direita e da Quitanda, se tornando o bolsão de entrada ou saída do viaduto do Chá (antigo e novo).

Vale ressaltar que o nome de Praça Patriarca José Bonifácio, foi atribuído ao local em 1922 e posteriormente simplificado para Praça do Patriarca, homenageando aquele que foi considerado o Patriarca da Independência do Brasil. Antes da abertura da praça, o cruzamento das ruas Direita e São Bento e da rua São José (depois Líbero Badaró) era chamado pelos paulistanos de “Quatro Cantos” e era muito frequentado.

Mas a cidade fervia em mudanças e mesmo a nova praça passaria por mudanças durante o século 20.

Foi um terminal de ônibus e com grande circulação de veículos, chegou a ter sua parte central calçada e com uma grande Coluna Rostral (apelidado pelos paulistanos de “cabide”) e em 1938, com a conclusão do novo Viaduto do Chá, o espaço foi reconfigurado, incluindo a inauguração da Galeria subterrânea (Prestes Maia), que permitiu a ligação direta da praça com o Vale do Anhangabaú na ocasião um belo complexo estilo Boulevard.

Isto ocorreu na gestão do prefeito Prestes Maia(de 1938 a 1945) e a galeria tinha salas de exposição e serviços públicos. A entrada da galeria na praça provocou a remoção da Coluna Rostral e a construção de uma cobertura de concreto para proteger a entrada da galeria.

No entorno da Praça, construções históricas acompanhavam a igreja de Santo Antonio, como os edifícios Barão do Iguape, Palacete Lutétia, Palacetes Prates 2 (Automóvel Clube de SP) e o 3 (Grande Hotel de La Rotissiere Sportsman), o edifício que abrigou a Casa Fretin…

Nas transformações ocorridas no século passado, o palacete Barão de Iguape que foi a 2ª sede do Mappin, foi ao chão para construção da torre de mesmo nome, que durante anos foi a sede do Unibanco. Os palacetes Prates também foram demolidos para dar espaço as novas construções: O palacete 2, deu espaço para a Torre Conde Prates fazendo esquina com a Rua Líbero Badaró, o Hotel La Rotissiere foi demolido e no local construído o edifício Matarazzo, hoje sede da Prefeitura de São Paulo. O palacete Lutétia e o edifício da Casa Fretan resistiram até os dias de hoje, tal qual a igreja de Santo Antônio.

O monumento-escultura do Patriarca da Independência José Bonifácio foi criado em 1972 pelo destacado artista plástico brasileiro Alfredo Ceschiatti e desde então se encontra na praça, antes na parte central, hoje mais lateral na saída da Rua Direita.

Em 2000, o terminal de ônibus foi retirado e a praça completamente urbanizada tornando-se um calçadão de “cinco cantos” com esquinas para a Rua São Bento, Rua Direita, Rua Líbero Badaró (2) e Viaduto do Chá.

Mas foi a partir de 2002 que a praça foi repaginada, ganhando um pórtico monumental com o arco cobrindo a entrada da Galeria Prestes Maia, projetado pelo renomado e premiado arquiteto e urbanista brasileiro Paulo Mendes da Rocha.

A revitalização da praça foi uma iniciativa empresarial privada, denominada Associação Viva o Centro.

A cobertura central projetada mede 20 x 25m, pendurada em apenas quatro pontos centrais, gerando balanços em cada um de seus quatro lados. As chapas de aço utilizadas para o recobrimento são bastante delgadas: 3 e 4,5mm de espessura para a mesa superior, e 6mm para a mesa inferior, sujeita a maiores esforços de compressão. A solução de chassis interno com nervuras nos dois sentidos, transversal e longitudinal, garante a rigidez da delgada chapa de aço.

Para Paulo Mendes da Rocha, a solução apresentou-se de imediato: a necessidade de restauração do piso, ricamente desenhado em pedra portuguesa e a substituição da velha cobertura por esta outra nova.

A Praça do Patriarca é local de shows, protestos, cultura e acessada por 2 linhas de metrô em quatro estações (Sé, São Bento e Anhangabaú, República) e tem como vizinhos famosos o mosteiro de São Bento, a Catedral da Sé, o teatro Municipal, a Faculdade de Direito da USP. Sua existência só foi possível com a remodelação do Vale do Anhangabaú, da construção de dois viadutos do Chá e de suas várias remodelações para acompanhar o progresso da cidade. Dos Barões de Tatuí e de Itapetininga, até Paulo Mendes da Rocha, o tempo tratou de dar espaços diferenciados na dureza das transformações que a região central sofreu, notadamente no século 20 e claro presta uma homenagem a figura ilustre de nossa história.

Vejam o trabalho de Paulo Mendes da Rocha:


Praça do Patriarca, São Paulo, Brazil from Pedro Kok on Vimeo.



Bibliografia/Fontes:

  • AHM, Arquivo Histórico Municipal – Os Pais de Barros e a Imperial Cidade de São Paulo, Fevereiro 2008
  • Salles, Renato – Roteiro dos projetos de Paulo Mendes da Rocha em SP, SP24h – Fevereiro 2017 – São Paulo
  • Segawa, Hugo – Prelúdio da Metrópole, Atelie Editorial, 2000 – São Paulo
  • Segawa, Hugo – O Vale como obstáculo, Biblioteca Digital da USP, 2000 – São Paulo
  • Wiki Praça do Patriarca, Wiki Paulo Mendes da Rocha
  • Acervo Pessoal

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